細菌L-乳酸脱水素酵素を用いたアロステリック機構の解明

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04454069
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 太田 隆久 東京大学, 農学部, 教授 (30011844)
• Keywords: L-乳酸脱水素酵素 / アロステリック / X線結晶解析 / 蛋白質工学 / 基質阻害

Research Abstract

1.R型構造の酵素の結晶化:従来の研究においてビフィズス菌L-乳酸脱水素酵素(LDH)のアロステリック状態のT型の構造がX線結晶解析で得られたがR型の結晶は得られず、他のLDHのR型の構造と比較してきたのでR型の結晶を得る努力をしてきたが、限られた条件下ではR型の結晶が得られることがわかった。現在この結晶のX線解析を行っている。
2.変異酵素のX線結晶解析:LDHのアルギニン173とヒスチジン188はアロステリック・エフェクターであるフルクトース1,6-二燐酸(FBP)の結合部位にありアロステリック転移に重要な役割を担っているアミノ酸残基であるがこれらをそれぞれグルタミンとチロシンに置換した変異酵素は前者ではFBP非存在下での活性の増大、後者ではFBPが結合せず、FBPによる活性化の消失が起こる。これら変異酵素の結晶化に成功し、現在X線解析を進めている。予備的解析によると後者ではヒスチジン残基の複素環と同じ位置にチロシンの芳香環が存在することが明かとなり、ヒスチジンの正電荷と水素結合がFBPの結合に必須であることが明かとなった。
3.基質阻害の解析:LDHでは強い基質阻害があるため、酵素の反応機構の詳細な速度論的解析の妨げとなっている。この現象を解析して基質阻害を回避するためにセリン198およびセリン318を他のアミノ酸に置換した変異酵素を作成し解析した結果、これら残基がミカエリス定数と阻害定数に関与していることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] Koide,Shohei: "Conformational Equilibrium of an Enzyme Catalytic Site in the Allosteric Transition" Biochemistry. 31. 5362-5368 (1992)
• [Publications] Ohta,Takahisa: "Mechanism of Allosteric Transition of Bacterial L-lactate Dehydrogenase" Faraday Discussion,. 93. 153-161 (1992)